2. Radiasi Benda hitam,,,
Kenapa benda kelihatan merah, kuning,
hijau, dsb?
Karena benda menyerap sebahagian frekuensi dan
memancarkan sebahagian frekuensi yang lain dari radiasi
gelombang elektromagnetik. Sebagai contoh benda
merah, karena frekuensi merah yang dipancarkan.
3. Benda Hitam
What is the blackbody radiation?
A blackbody is defined as an
object that absorbs all the
electromagnetic radiation
falling on it and consequently
appears black.
4. Radiasi Benda Hitam
Benda hitam adalah benda ideal yang mampu
menyerap atau mengabsorbsi semua radiasi yang
mengenainya, serta tidak bergantung pada
frekuensi radiasi tersebut.
Bisa dikatakan benda hitam merupakan penyerap
dan pemancar yang sempurna.
Benda hitam pada temperatur tertentu meradiasi
energi dengan laju lebih besar dari beanda lain.
Model yang dapat digunakan untuk mengamati
sifat radiasi benda hitam adalah model rongga.
10. Teori Kuantum Radiasi Elektromagnetik
• Teori Rayleigh-Jeans
Reyleigh dan Jeans menggunakan pendekatan fisika klasik untuk
menjelaskan spektrum benda hitam, karena pada masa itu fisika kuantum
belum diketahui.
Mereka meninjau radiasi dalam rongga bertemperatur T yang dindingnya
adalah pemantul sempurna sebagai sederetan gelombang
elektromagnetik berdiri
Rumus Rayleigh-Jeans
3
2
8
c
kTdf
f
df
f
u
17. • Hukum radiasi planck
Planck menemukan rumus dengan menginterpolasikan rumus wein dan
rumus Rayleigh-Jeans dengan mengasumsikan bahwa terbentuknya radiasi
benda hitam adalah dalam paket-paket energi.
Konsep paket energi atau energi terkuantisasi ini merupakan hipotesis Max
Planck yang merupakan rumus yang benar tentang kerapatan energi radiasi
benda hitam.
hf
E s
J
h /
10
*
626
.
6 23
18. Kesimpulan: Hukum Radiasi Benda hitam
Hukum Radiasi Benda hitam Rayleigh-Jeans:
Energi rata-rata osilator bebas frekuensi dan bergantung pada
kT, yaitu:
Hukum Radiasi Benda hitam Planck:
Energi rata-rata osilator bergantung pada frekuensi,
yaitu:
19. Hukum Radiasi Benda hitam
Rayleigh-Jeans
Hukum Radiasi Benda
hitam Planck
Data eksperimen
Panjang gel. EM
Rapat
energi
(I)
Kesimpulan: Hukum Radiasi Benda hitam
21. HUKUM RADIASI BENDA HITAM
Hukum Stefan - Boltzmann
I = e x σ x T⁴
P = I x A
E = P x t
Keterangan:
I = Intensitas radiasi (Watt/m²)
T = suhu mutlak benda (K)
A = Luas penampang (m²)
P = Daya radiasi (Watt)
E = Energi radiasi (Joule)
t = waktu radiasi (s)
σ = Konstanta Stefan Boltzmann (5,67 x 10ˉ⁸ Wmˉ²Kˉ⁴)
22. Hukum Pergeseran Wien
λm x T = c
Keterangan:
λm = panjang gelombang intensitas radiasi
maksimum
c = Tetapan Wien (2,90 x 10ˉ³ mK)
T = Suhu mutlak benda (K)
23. Hukum Planck
E = h x ƒ
Keterangan:
E = Energi foton yang dipancarkan (Joule)
h = tetapan Planck (h = 6,6 x 10ˉ³⁴ Js)
ƒ= Frekuensi foton (Hz)
24. Apabila gelombang elektromagnetik seperti cahaya mempunyai
banyak foton maka energi foton tersebut akan memenuhi hubungan
berikut:
E = n x h x ƒ
Persamaan pada kecepatan cahaya mengikuti persamaan gelombang
elektromagnetik di atas yakni:
c = ƒ λ
Keterangan: c = Kecepatan cahaya 3 x 10⁸ m/s
25. CONTOH SOAL
1. Suatu benda hitam memancarkan gelombang elektromagnetik dengan
besar panjang gelombang 8700 Å ketika intensitas radiasi mencapai nilai
maksimum. Tentukan suhu permukaan benda yang memancarkan
gelombang tersebut!
2. Sebuah pancaran sinar jingga memiliki panjang gelombang sebesar 6600
Å dari suatu benda hitam yang mengalami radiasi. Berapakah besar
energi foton yang dikandung di dalam sinar jingga tersebut?
3. Sebuah benda memiliki suhu minimum 27℃ dan suhu maksimum 227℃.
Tentukan nilai perbandingan daya radiasi yang dipancarkan benda pada
suhu maksimum dan minimumnya!
4. Sebuah kubus dengan panjang sisinya 20 cm, bersuhu 500 C dan
emisivitas benda 1. Berapakah laju kalor yang di pancarkan kubus
tersebut?
5. Sebuah benda dengan luas permukaan 100 cm² bersuhu 727℃. Jika
koefisien Stefan-Boltzman 5,67 x 10⁻⁸ W/mK⁴ dan emisivitas benda
adalah 0,6 tentukan laju rata-rata energi radiasi benda tersebut!
26. CONTOH SOAL
1. Daya radiasi yang dipancarkan suatu benda pada
suhu 227℃ adalah 1200 J/s. Jika suhu benda
naik hingga menjadi 727℃, tentukan daya
radiasi yang dipancarkan sekarang!
2. Daya radiasi yang dipancarkan suatu benda pada
suhu 227℃ adalah 1200 J/s. Jika suhu benda
naik hingga menjadi 727℃, tentukan daya
radiasi yang dipancarkan sekarang!
3. Panjang gelombang radiasi maksimum suatu
benda pada suhu T Kelvin adalah 6000 Å. Jika
suhu benda naik hingga menjadi 3/2 T Kelvin,
tentukan panjang gelombang radiasi maksimum
benda!
